PROJETO DE REDE LOCAL PARA UM INTERNET CAFÉ Marcos Portnoi
Sumário 1. Análise dos objetivos e restrições de negócio e técnicos 1. Objetivo 2. Características do Cliente 3. Metas do Negócio 2. Caracterização da rede existente 1. Aplicativos de Rede e Características de Tráfego 3. Projeto lógico da rede 1. Projeto de Rede Lógica 4. Projeto físico da rede 1. Projeto de Rede Física 5. Documentação do projeto de rede 1. Referências Bibliográficas
Objetivo Características do Cliente Metas do Negócio Aplicativos de Rede e Características de Tráfego Projeto de Rede Lógica Projeto de Rede Física Referências Bibliográficas
Objetivo O intuito deste estudo é apresentar uma proposta de projeto de rede local, elaborada sob medida para uso da empresa cliente. A metodologia de projeto foi baseada em OPPENHEIMER (1999).
Características do Cliente A rede local destina-se a atender o cliente Alpha. Dados da empresa não pertinentes ao projeto de redes assumirão aqui nomes fictícios ou não serão revelados, a fim de preservar o sigilo do cliente. Pela mesma razão, dados financeiros e contábeis serão apenas supostos. A empresa Alpha é um Internet-Café. Além de oferecer os serviços convencionais de um café, como bebidas quentes e geladas, doces, bolos, salgados e pequenas refeições,
haverá três computadores com acesso à Internet para uso dos clientes da empresa. O acesso será cobrado por tempo de utilização, em blocos de 15 minutos. Os computadores serão também dotados de, basicamente:
Leitor e gravador de CD-ROM
placa de som, com microfone e fones de ouvido individuais
suíte de programas para escritório Microsoft Office XP (Word, PowerPoint e Excel)
compactador de arquivos (WinZip ou similar)
leitor de documentos padrão PDF (Acrobat Reader)
tocador de MP3 e outros arquivos de música
editor de gráficos
visualizador de vários tipos de arquivos gráficos
cliente de FTP
Microsoft NetMeeting, para videoconferência ou atividade similar
Os usuários dos computadores terão também acesso a uma impressora, um scanner ótico e um Zip-Drive de até 250MB, compartilhados no servidor. O serviço de impressão terá um custo adicional ao de uso do computador. Além dos três computadores para venda de acesso à Internet e serviços, haverá um servidor que agregará a conexão à Internet, servidor de impressão, digitalizador (scanner), Zip-Drive e firewall; um computador para o caixa, que executará aplicativo de frente de loja e gerencial, juntamente com uma impressora fiscal, e um computador para uso da administração/gerência do negócio.
Metas do Negócio
Oferecer acesso à Internet com velocidade razoável, necessariamente mais rápida que a experiência típica de uma conexão discada com modem de 56Kbps. Disponibilizar computadores modernos e com monitores de 17", proporcionando uso agradável por parte dos clientes. Disponibilizar o pacote de programas de escritório mais utilizado (Microsoft Office), permitindo a confecção de trabalhos nos computadores. Permitir que os clientes gravem seus próprios CD-ROM’s com material retirado da Internet ou por eles produzidos. Oferecer serviço de impressão e digitalização (scanner).
Metas Técnicas:
Os computadores devem estar com configuração impecável:
o
drivers de
dispositivos devem estar sempre atualizados, corretamente selecionados e de forma a otimizar o uso e velocidade; o
alta resolução e alta profundidade de cores nos monitores;
o
discos rígidos devem ser limpos e desfragmentados periodicamente.
Os programas devem sempre estar atualizados, aplicando-se as correções porventura publicadas pelos fabricantes.
A conexão com a Internet será centralizada no servidor, e compartilhada pelos demais computadores (terminais para venda de acesso à Internet e serviços, computador de caixa e computador da gerência/administração).
Todos os computadores deverão fazer parte da rede.
O acesso deverá ser controlado por senhas e nomes de login.
Cada computador deverá ter programa antivírus próprio, rigorosamente atualizado.
A rede local deverá ser protegida da Internet através de um programa ou equipamento de firewall, instalado entre a conexão com a Internet e a rede local.
A ampliação da rede, com acréscimo de novos computadores para venda de acesso ou gerenciamento, deve ser prevista e não oferecer dificuldade ou custo elevado, ou ainda obra civil.
A largura de banda da conexão com a Internet deve ser suficientemente grande para permitir tempo de resposta melhor que o conseguido por uma conexão típica discada, mas não superdimensionado (o que significaria custo excessivo).
Aos computadores para uso dos clientes não deve ser permitido acesso aos programas administrativos ou aos outros computadores da rede e seus dispositivos (com exceção de uma área de compartilhamento padrão no disco rígido dos computadores para clientes), e somente aos dispositivos compartilhados do servidor.
O conjunto das metas e requerimentos sugere um primeiro formato para a rede da empresa Alpha, cujo esboço pode ser visto na Figura 1.
Figura 1: Esboço da rede local da empresa Alpha.
Aplicativos de Rede e Características de Tráfego A rede da empresa Alpha será usada com as seguintes funções: Enviar e receber correio eletrônico, através de páginas HTTP (para clientes) e através dos protocolos SMTP e POP3 (somente para uso interno da empresa).
Escrever documentos (textos, planilhas, apresentações), imprimi-los ou graválos localmente ou remotamente, através da Internet (servidores remotos de arquivos ou e-mail), e ainda digitalizar documentos através do scanner compartilhado.
Ter acesso a servidores de arquivos FTP.
Telefonia ou teleconferência via Internet.
Assistir vídeos ou ouvir áudio do tipo streaming através da Internet.
Navegar pela Web usando o Internet Explorer da Microsoft, utilizando de todas as facilidades e serviços típicos disponibilizados pelo navegador.
Gestão do negócio utilizando programa de frente de loja e retaguarda (controle de estoque, financeiro, caixa, ponto).
As comunidades de usuários desta rede podem ser caracterizadas segundo a Tabela 1. Nome
Tamanho da Comunidade
Localização
Aplicativos utilizados
Clientes da empresa utilizando os computadores
3
Salão de acesso
Suíte Ms-Office, correio eletrônico, navegação Web, teleconferência, impressão, digitalização, gravação CDROM, gravação ZipDrive
Caixa
1
Caixa no balcão
Frente de loja (recebimentos, estoque, emissão de Cupom Fiscal), correio eletrônico, backup
Gerência/ Administração
1
Mezanino
Mesmos aplicativos dos clientes, frente de loja e retaguarda (emissão de relatórios gerenciais), backup
Tabela 1: Comunidade de usuários da empresa Alpha.
O armazenamento de dados será feito localmente, para os computadores de clientes e para o computador da gerência. A única base de dados compartilhada será a do programa de gestão de frente de loja e retaguarda, que ficará no computador de caixa e poderá ser consultada pelo computador da gerência. A Tabela 2 resume essa condição. Local de Armazenagem de Dados
Computador
Aplicativo
Usuários
Servidor de Usuários (S.O. multiusuário)
Servidor de Conexão Windows 2000 Server Internet
Todos
Banco de Dados Administrativo
Caixa
Funcionários e Administração
Gestão Frente de Loja e Retaguarda
Tabela 2: Locais de armazenagem de dados na empresa Alpha.
Desta forma, pode-se agora construir uma tabela com os aplicativos a serem usados, seus usuários e características de tráfego, protocolo e qualidade de serviço (QoS). A Tabela 3 traz esses dados. Para os cálculos de largura de banda requerida, considerou-se picos de utilização de cada aplicativo para o conjunto de usuários (o total requerido por todos os usuários, ativos ao mesmo tempo) com estimativa de tamanho dos objetos de rede coletados em OPPENHEIMER (1999). A banda extra exigida por cabeçalhos de protocolo e por inicialização de sessão (DHCP) não foi considerada, em vista da pequena quantidade de protocolos utilizada e da pequena extensão da rede, que não justifica esse nível de complexidade. Os aplicativos da suíte Ms-Office são executados localmente. Somente se utilizam da rede para serviço de impressão ou coleta de dados de ajuda em servidores da Microsoft. São, portanto, pouco sensíveis a retardo ou tempo de resposta. A largura de banda requerida foi calculada considerando-se quatro usuários enviando, cada, um objeto de 200Kbytes para impressão, devendo o envio terminar em cerca de 10 segundos. A transferência de um arquivo gráfico digitalizado para outro computador pode ser estimada considerando uma imagem gráfica de 2Mbytes e um usuário fazendo a
transferência, a terminar em cerca de 10 segundos. A mesma estimativa serve para gravação e leitura remota de arquivos no ZipDrive. A navegação na Web consiste basicamente de sites de notícias, salas de bate-papo, acesso a correio eletrônico através de páginas HTTP e outros serviços típicos. Os critérios de QoS são flexíveis, mas o tempo de resposta deve ser melhor que o conseguido por uma conexão discada. O acesso a correio eletrônico usando programas clientes de SMTP e POP3 é de uso interno da empresa somente. O uso destes por parte dos clientes da empresa demandaria tempo de configuração dos programas e é tipicamente inseguro para o ambiente de um Internet Café, razão pela qual esse serviço não será disponibilizado para os clientes da empresa. Para o acesso via página HTTP, considerou-se 5 usuários recebendo uma página de mensagem (que é uma página Web) de 50Kbytes, ao mesmo tempo, e que esta página deverá estar completa em cerca de 10 segundos (pior caso). O programa de gestão administrativa também será usado localmente na maior parte do tempo, pelo computador de caixa. O acesso pela rede será feito do computador da gerência, onde se estimou tamanho de objeto de rede de cerca de 50Kbytes, a ser transferido em cerca de 3 segundos. Estes acessos também têm critérios flexíveis de QoS. A teleconferência é a aplicação mais sensível a retardo, mas ela é tipicamente mais afetada pelos gargalos internos da Internet do que por atrasos advindos de uma rede local. Considerou-se uma largura de banda requerida de 100Kbps para um funcionamento razoável. As cópias de segurança ou backups do banco de dados gerencial será feita no dispositivo de ZipDrive, portanto considerou-se um tamanho de objeto de rede de 100Mbytes, com requisito de tempo de resposta bastante flexível (cerca de 30 minutos para a transferência de todo o objeto é suportável). Aplicativo
Tipo de Fluxo de Tráfego
Protocolo
Largura de Requisito Comunidade Banda de QoS usuária Aproximada Requerida
1 Impressão
Cliente/Servidor TCP/IP e NetBIOS
640Kbps
Flexível
Clientes e Gerência
2 Correio Eletrônico
Cliente/Servidor SMTP e POP3
40Kbps
Flexível
Funcionários e Gerência
3 Correio Cliente/Servidor HTTP Eletrônico Web
200Kbps
Flexível
Todas
4 Navegação Web Cliente/Servidor HTTP
200Kbps
Flexível
Todas
5 Teleconferência Cliente/Servidor H.323 (NetMeeting) sobre TCP/IP
400Kbps
Moderado Clientes e Gerência
6 Sistema de Gestão
Cliente/Servidor TCP/IP
130Kbps
Flexível
Gerência
7 Backup
Cliente/Servidor TCP/IP
444Kbps
Flexível
Gerência e Caixa
8 Transferência de arquivo digitalizado
Cliente/Servidor TCP/IP e NetBIOS
1600Kbps
Flexível
Clientes e Gerência
9 Gravação ZipDrive
Cliente/Servidor TCP/IP e NetBIOS
1600Kbps
Flexível
Todas
Tabela 3: Características de tráfego de aplicativos de rede da empresa Alpha (pior caso).
De posse das tabelas, é possível construir um gráfico representando os fluxos de tráfego para a rede no pior caso, conforme a Figura 2.
Figura 2: Fluxos de tráfego na rede da empresa.
Projeto de Rede Lógica De posse dos dados coletados e dos cálculos feitos para os aplicativos de rede, selecionou-se uma rede do tipo Ethernet não-comutada, com topologia estrela, hierárquica. A Figura 1 ilustra com perfeição esta topologia. A decisão de usar Ethernet não-comutada, ou seja, com um hub, deveu-se ao menor preço dos equipamentos e ao fato de que a Ethernet não-comutada atenderá aos requisitos de largura de banda, mesmo nos piores casos, devido à flexibilidade dos requerimentos de QoS. O uso do hub ainda atende aos parâmetros de cabeamento estruturado e facilita a instalação e ampliação futura.
Ainda, como os requerimentos de segurança não são extremos e o número de equipamentos é pequeno, não se justifica a divisão de domínios de difusão, que só poderia ser feita com switches, roteadores ou bridges. A pilha de protocolos óbvia para uso da rede local é a TCP/IP. É o padrão da Internet e também dos aplicativos de rede que serão utilizados. Para o endereçamento IP dos dispositivos, usar-se-á: Para o servidor de conexão à Internet: endereço IP fornecido pelo provedor de conexão.
Para os computadores na rede local: protocolo DHCP, no padrão de rede 192.168.0.x.
Para a nomenclatura dos computadores e dispositivos, a empresa deseja usar nomes de personagens do seriado Bewitched , ou "A Feiticeira", transmitido no Brasil na década de 80. A Tabela 4 traz os nomes escolhidos. Dispositivo
Nome
Computador Cliente #1
Samantha
Computador Cliente #2
Darrin
Computador Cliente #3
Serena
Servidor de Conexão e Impressão
Endora
Computador de Caixa
Gladys
Computador da Gerência
Larry
Impressora Compartilhada
Tabitha
ZipDrive
Dr.Bombay
Impressora Fiscal
AuntClara
Tabela 4: Nomenclatura dos dispositivos.
O firewall será baseado em software, e será executado pelo servidor de conexão à Internet.
Projeto de Rede Física A Ethernet usada para a rede local será a 10BaseT, com 10Mbps de banda e uso de cabos de par trançados. Essa modalidade é ainda a que fornece menor custo e atende bem os requisitos de banda dos aplicativos. As placas de rede dos computadores, entretanto, serão Ethernet 10/100Mbps, pois esse é o padrão comumente encontrado nos computadores atuais. O cabeamento atenderá as normas de cabeamento estruturado. Haverá um armário de telecomunicações (TC), que disporá de um patch-panel, onde serão feitas as conexões
dos cabos vindos dos pontos de rede. Os equipamentos como o hub e o modem para acesso à Internet serão feitos para o patch-panel, através de patch-cords, possibilitando a manobra de cabeamento somente pelo armário de telecomunicações. Os pontos de rede disponíveis na loja serão locados dois a cada três metros quadrados. A telefonia também será feita através do cabeamento estruturado. O hub utilizado será Ethernet 10BaseT e 16 portas, e o cabo será o par trançado, quatro pares, categoria 5e. Este cabo permitirá mudar a rede local para Ethernet 100BaseT no futuro, bastando trocar o hub. O link para a Internet, segundo os cálculos feitos para os aplicativos, pior caso, deveria ser de ao menos 840Kbps. Os link comerciais mais próximo disto são de 1Mbps ou de 640Kbps, mas ambos são de custo muito elevado para o porte dos negócios do Internet Café. Assim sendo, opta-se por considerar uma aplicação em uso por vez com acesso à Internet, e não todas em conjunto, de forma a dimensionar o tamanho do link. O maior requerimento é a aplicação 5 com 400Kbps, mas este é ainda o pior caso. Considerando não quatro usuários de teleconferência e sim dois simultâneos, o requerimento passa a 200Kbps, que é bem atendido por um link com a Internet de 256Kbps, disponível no mercado a preços mais convidativos. Este ainda atende aos requisitos de largura de banda de cada um dos aplicativos de Internet individualmente. O projeto de rede física e cabeamento para a empresa Alpha está demonstrado na Figura 3. Observar que o cabeamento que conecta os dispositivos como impressoras e scanners aos computadores são especificados conforme os equipamentos. Usualmente serão cabos tipo USB.
Figura 3: Projeto de rede física para a empresa Alpha.
Referências Bibliográficas OPPENHEIMER, Priscilla. Projeto de redes top-down . 2ª. ed. Rio de Janeiro: Ed. Campos, 1999, pp. 286 a 305. PORTNOI, Marcos. Cabeamento estruturado em residências e escritórios: visão geral e vantagens. Disponível na Internet via URL:
http://locksmith.orcishweb.com/articles/cabestruturado.html. Arquivo capturado em 10.Nov.2002.
